RU2661582C2 - Fiber preform for a hollow turbine engine vane - Google Patents
Fiber preform for a hollow turbine engine vane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661582C2 RU2661582C2 RU2016119625A RU2016119625A RU2661582C2 RU 2661582 C2 RU2661582 C2 RU 2661582C2 RU 2016119625 A RU2016119625 A RU 2016119625A RU 2016119625 A RU2016119625 A RU 2016119625A RU 2661582 C2 RU2661582 C2 RU 2661582C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- main
- main longitudinal
- preform
- fibrous
- hollow
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 15
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 208000016261 weight loss Diseases 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229940104181 polyflex Drugs 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
- B29D99/0028—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings hollow blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
- B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/02—Bending or folding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/02—Bending or folding
- B29C53/04—Bending or folding of plates or sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
- B29C69/001—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore a shaping technique combined with cutting, e.g. in parts or slices combined with rearranging and joining the cut parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
- B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/005—Selecting particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2713/00—Use of textile products or fabrics for preformed parts, e.g. for inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
- C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3826—Silicon carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5208—Fibers
- C04B2235/5216—Inorganic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/10—Manufacture by removing material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/21—Oxide ceramics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/21—Oxide ceramics
- F05D2300/2112—Aluminium oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/601—Fabrics
- F05D2300/6012—Woven fabrics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
- F05D2300/6033—Ceramic matrix composites [CMC]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
- F05D2300/6034—Orientation of fibres, weaving, ply angle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к волокнистой заготовке для полой лопатки газотурбинного двигателя, к такой полой лопатке и способу изготовления такой полой лопатки. Изобретение также относится к газотурбинному двигателю и летательному аппарату, содержащим такую полую лопатку.The invention relates to a fibrous preform for a hollow blade of a gas turbine engine, to such a hollow blade and a method for manufacturing such a hollow blade. The invention also relates to a gas turbine engine and an aircraft containing such a hollow blade.
Такая заготовка может быть использована для изготовления полой лопатки, в частности, задней лопатки турбины или лопатки для какого-либо другого модуля в газотурбинном двигателе.Such a preform can be used to make a hollow blade, in particular, a rear blade of a turbine or a blade for any other module in a gas turbine engine.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Вследствие высокой стоимости топлива в последнее время предпринимаются значительные усилия по снижению расхода топлива турбореактивных двигателей летательного аппарата. Основным фактором, влияющим на расход топлива, является вес летательного аппарата и его оборудования, в том числе его турбореактивных двигателей.Due to the high cost of fuel, significant efforts have recently been made to reduce the fuel consumption of aircraft turbojet engines. The main factor affecting fuel consumption is the weight of the aircraft and its equipment, including its turbojet engines.
Таким образом, в течение нескольких последних лет в авиационных турбореактивных двигателях стали использовать новые материалы, которые позволили добиться значительного уменьшения веса. Это относится, в частности, к композитным материалам, которые обладают высокой механической прочностью и более низким весом по сравнению с традиционно используемыми металлическими материалами; таким образом, в конструкции турбореактивных двигателей нового поколения имеется большое количество деталей, выполненных из таких композитных материалов.Thus, over the past few years, new materials have begun to be used in aircraft turbojet engines, which have achieved significant weight reductions. This applies, in particular, to composite materials that have high mechanical strength and lower weight compared to traditionally used metal materials; Thus, the design of a new generation of turbojet engines has a large number of parts made of such composite materials.
Еще один подход к решению проблемы снижения веса заключается в упрощении форм определенных частей или исключении определенных элементов, являющихся лишними. В частности, некоторые элементы, ранее выполнявшиеся сплошными, можно выполнять полыми. Это относится, в частности, к некоторым лопаткам, например, к лопаткам заднего спрямляющего аппарата турбины, которые выполняют полыми в газотурбинных двигателях новых поколений. В частности, это дает возможность выбирать материалы, которые могут лучше противостоять воздействию высоких температур, имеющих место в турбине, даже если они обладают немного более высоким весом, чем традиционные материалы, но это не приводит к увеличению веса. Кроме того, такая полая лопатка турбины может быть использована в качестве канала для подвода охлаждающего воздуха.Another approach to solving the problem of weight loss is to simplify the forms of certain parts or to exclude certain elements that are redundant. In particular, some of the previously solid elements can be hollow. This applies, in particular, to some of the blades, for example, to the blades of the rear straightening apparatus of the turbine, which are hollow in new generation gas turbine engines. In particular, this makes it possible to choose materials that can better withstand the effects of high temperatures occurring in the turbine, even if they have a slightly higher weight than traditional materials, but this does not lead to an increase in weight. In addition, such a hollow turbine blade can be used as a channel for supplying cooling air.
При данных обстоятельствах теоретически возможно объединить преимущества обоих способов уменьшения веса посредством изготовления таких полых лопаток из композитных материалов. Но, тем не менее, способов изготовления полых деталей из композитных материалов немного, они сложны и не вполне удовлетворительны.Under these circumstances, it is theoretically possible to combine the advantages of both methods of weight reduction by manufacturing such hollow blades from composite materials. But, nevertheless, there are few methods for manufacturing hollow parts from composite materials, they are complex and not entirely satisfactory.
В частности, один известный способ заключается в тканье нескольких двухмерных тканей, придание им формы посредством укладки и последующее соединение друг с другом посредством спекания. Однако данный способ требует создания большого количества тканей, которые должны быть сотканы, что приводит к возникновению трудностей при совместной формовке уложенных тканей и к конструктивным слабым местам частей, возникшим из-за их слоистой структуры.In particular, one known method consists in weaving several two-dimensional fabrics, shaping them by folding and then connecting them to each other by sintering. However, this method requires the creation of a large number of fabrics that must be woven, which leads to difficulties in the joint molding of laid fabrics and to structural weaknesses of the parts that arose due to their layered structure.
Таким образом, существует необходимость создания волокнистой заготовки для изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя, такой полой лопатки, а также разработки способа изготовления такой полой лопатки, свободного, по меньшей мере, частично, от недостатков, присущих вышеупомянутым известным способам.Thus, there is a need to create a fibrous preform for the manufacture of a hollow blade of a gas turbine engine, such a hollow blade, as well as to develop a method of manufacturing such a hollow blade, free, at least partially, from the disadvantages inherent in the above known methods.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Объектом изобретения является волокнистая заготовка для полой лопатки газотурбинного двигателя, включающая в себя основную волокнистую структуру, полученную трехмерным тканьем и содержащую по меньшей мере одну основную часть; причем основная часть проходит от первой соединительной полосы, содержит первую основную продольную часть, подходящую для формирования, по существу, стенки стороны нагнетания аэродинамического профиля, затем часть поворота на 180°, подходящую для формирования, по существу, передней кромки или задней кромки аэродинамического профиля, вторую основную продольную часть, обращенную напротив первой основной продольной части и подходящую для формирования, по существу, стенки стороны всасывания аэродинамического профиля, и заканчивается второй соединительной полосой; первая и вторая соединительные полосы прикреплены друг к другу и образуют соединительную часть основной волокнистой структуры; и основные продольные части отделены друг от друга, образуя зазор между указанными основными продольными частями, предназначенный для образования полости в указанном аэродинамическом профиле.The object of the invention is a fibrous preform for a hollow blade of a gas turbine engine, including a main fibrous structure obtained by three-dimensional fabric and containing at least one main part; moreover, the main part extends from the first connecting strip, comprises a first main longitudinal part suitable for forming essentially the wall of the discharge side of the aerodynamic profile, then a 180 ° rotation part suitable for forming a substantially leading edge or trailing edge of the aerodynamic profile, the second main longitudinal part facing opposite the first main longitudinal part and suitable for forming essentially the wall of the suction side of the aerodynamic profile, and the second ends second connecting strip; the first and second connecting strips are attached to each other and form the connecting part of the main fibrous structure; and the main longitudinal parts are separated from each other, forming a gap between the specified main longitudinal parts, intended for the formation of a cavity in the specified aerodynamic profile.
Такая заготовка дает возможность получения полой лопатки, обладающей малым весом благодаря своей полости, а также благодаря тому, что она выполнена из композитного материала.Such a workpiece makes it possible to obtain a hollow blade having a low weight due to its cavity, and also due to the fact that it is made of composite material.
Кроме того, благодаря трехмерному тканью такая полая лопатка представляет собой цельный конструктивный элемент, обладающий очень высокими механическими характеристиками. Кроме того, такая деталь обладает пониженной анизотропией, что обеспечивает повышенную механическую прочность независимо от направления действия нагрузок. В частности, трехмерная волокнистая структура дает ей возможность выдерживать сдвигающие усилия без риска отслоения, в отличие, например, от спеченных слоев ткани.In addition, thanks to the three-dimensional fabric, such a hollow blade is an integral structural element with very high mechanical characteristics. In addition, such a part has a reduced anisotropy, which provides increased mechanical strength regardless of the direction of action of the loads. In particular, the three-dimensional fibrous structure enables it to withstand shear forces without the risk of delamination, in contrast to, for example, sintered layers of fabric.
Применение такой заготовки дает возможность также упростить способ изготовления полых лопаток. Указанный способ может включать в себя выполнение только одного этапа тканья с помощью челночного ткацкого станка для трехмерного тканья, хорошо известного в настоящее время в данной области техники, что снижает общую стоимость и время, требуемое для изготовления такой полой лопатки. Там, где это целесообразно, он также дает возможность в ходе вышеупомянутого одного этапа тканья ввести и другие элементы спрямляющего аппарата в заготовку, такие как полки или крепежные фланцы, которые также выполняют в виде единой детали с полой лопаткой.The use of such a blank also makes it possible to simplify the method of manufacturing hollow blades. The method may include performing only one textile step using a shuttle loom for three-dimensional weaving, currently well known in the art, which reduces the total cost and time required to make such a hollow blade. Where appropriate, it also makes it possible, during the aforementioned one textile step, to introduce other elements of the straightening apparatus into the workpiece, such as shelves or mounting flanges, which are also made as a single part with a hollow blade.
Кроме того, заготовка имеет форму, очень близкую к форме окончательной лопатки, что уменьшает объем механической обработки, необходимой для получения окончательной детали. В частности, использование такой заготовки обеспечивает возможность получения окончательной или почти конечной формы передней кромки непосредственно в ходе этапа тканья, что ограничивает механическую обработку только соединительной частью, соответствующей задней кромке. Кроме того, данный способ обеспечивает высокие механические характеристики этой зоны, в частности, в результате отсутствия каких-либо особенностей. В частности, следует отметить, что зона передней кромки, как правило, испытывает воздействие более значительных нагрузок, чем зона задней кромки.In addition, the workpiece has a shape very close to the shape of the final blade, which reduces the amount of machining required to obtain the final part. In particular, the use of such a blank provides the possibility of obtaining the final or almost final shape of the leading edge directly during the weaving step, which limits the machining to only the connecting part corresponding to the trailing edge. In addition, this method provides high mechanical characteristics of this zone, in particular, as a result of the absence of any features. In particular, it should be noted that the area of the leading edge, as a rule, is affected by more significant loads than the area of the trailing edge.
Таким образом, существует возможность создания заготовки, часть поворота которой образует окончательную или почти окончательную форму задней кромки и механическая обработка которой требуется лишь для передней кромки.Thus, there is the possibility of creating a workpiece, part of the rotation of which forms the final or almost final shape of the trailing edge and the machining of which is required only for the leading edge.
Предпочтительно, соединительные полосы проходят по всей длине верхних по ходу кромок своих соответствующих основных продольных частей.Preferably, the connecting strips extend along the entire length of the upper along the edges of their respective main longitudinal parts.
Согласно изобретению термины «продольный», «поперечный», «нижний», «верхний», а также их производные определяются относительно основных направлений лопаток; кроме того, применительно к заготовке они определяются относительно формируемой заготовки; термины «осевой», «радиальный», «тангенциальный», «внутренний», «внешний» и их производные определяются относительно основных осей газотурбинного двигателя и, наконец, термины «расположенный выше по ходу» и «расположенный ниже по ходу» определяются относительно направления, в котором производится плетение заготовки.According to the invention, the terms “longitudinal”, “transverse”, “lower”, “upper”, as well as their derivatives, are defined relative to the main directions of the blades; in addition, in relation to the workpiece, they are determined relative to the formed workpiece; the terms “axial”, “radial”, “tangential”, “internal”, “external” and their derivatives are defined relative to the main axes of the gas turbine engine and, finally, the terms “located upstream” and “located downstream” are defined relative to the direction in which the workpiece is woven.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первая и вторая соединительные полосы взаимно сотканы друг с другом. Таким образом, на характеристики заготовки, и, соответственно, получаемой полой лопатки положительно влияет трехмерная сеть связанных друг с другом волокон на соединительной части; это повышает механическую прочность соединительной части, и, следовательно, передней или задней кромки получаемой лопатки. Кроме того, заготовка получается в виде цельной детали непосредственно после этапа тканья.In some embodiments, the first and second connecting strips are mutually woven with each other. Thus, the characteristics of the workpiece, and, accordingly, the resulting hollow blade is positively affected by a three-dimensional network of fibers connected to each other on the connecting part; this increases the mechanical strength of the connecting part, and therefore the leading or trailing edges of the resulting blade. In addition, the workpiece is obtained in the form of an integral part immediately after the textile stage.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть поворота на 180° предназначена для образования передней кромки. Профиль передней кромки имеет относительно большой радиус кривизны, который, следовательно, можно сравнительно легко получить с помощью челночного ткацкого станка.In some embodiments, the 180 ° rotation portion is for forming a leading edge. The leading edge profile has a relatively large radius of curvature, which, therefore, can be relatively easily obtained using a shuttle loom.
В некоторых вариантах осуществления изобретения слои первой и второй соединительных полос взаимно пересекаются. Это также повышает прочность соединительной части.In some embodiments, the layers of the first and second connecting stripes intersect. It also increases the strength of the connecting part.
В других вариантах осуществления изобретения первая и вторая соединительные полосы не сотканы взаимно, а просто сшиты друг с другом.In other embodiments, the first and second connecting stripes are not woven mutually, but simply stitched together.
В других возможных вариантах осуществления изобретения первая и вторая соединительные полосы не сотканы взаимно, а соединены друг с другом спеканием.In other possible embodiments, the first and second connecting strips are not mutually woven, but are bonded to each other by sintering.
В некоторых вариантах осуществления изобретения заготовка включает в себя вторую волокнистую структуру, полученную тканьем и выполненную с возможностью прикрепления к краю основной волокнистой структуры. Это выгодно, в частности, когда часть заготовки расположена ниже по ходу от зоны, в которой челнок ткацкого станка выполняет поворот на 180°, и данную часть, таким образом, невозможно сплести вместе с остальной частью заготовки в ходе одного и того же этапа тканья. Это относится, в частности, к любой части заготовки, расположенной ниже по ходу от части поворота основной части основной волокнистой структуры и предназначенной, например, для формирования части полок или крепежных фланцев.In some embodiments, the preform includes a second fibrous structure obtained by weaving and configured to adhere to the edge of the main fibrous structure. This is advantageous, in particular, when a part of the workpiece is located downstream from the zone in which the shuttle of the loom rotates 180 °, and this part is thus impossible to weave together with the rest of the workpiece during the same weaving step. This applies, in particular, to any part of the workpiece located downstream of the rotation part of the main part of the main fibrous structure and intended, for example, to form part of the shelves or mounting flanges.
В некоторых вариантах осуществления изобретения с помощью трехмерного тканья получают вторую волокнистую структуру.In some embodiments, a second fibrous structure is obtained using three-dimensional textile.
В других вариантах осуществления изобретения вторая волокнистая структура содержит один или несколько двухмерных слоев.In other embodiments, the second fibrous structure comprises one or more two-dimensional layers.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая волокнистая структура прикреплена к краю основой волокнистой структуры сшиванием.In some embodiments, a second fibrous structure is attached to the edge by crosslinking the base of the fibrous structure.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая волокнистая структура прикреплена к краю основой волокнистой структуры посредством спекания.In some embodiments, a second fibrous structure is attached to the edge by a base of the fibrous structure by sintering.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая волокнистая структура прикреплена к краю основой волокнистой структуры посредством одновременного нагнетания матрицы.In some embodiments, a second fibrous structure is attached to the edge by a base of the fibrous structure by simultaneously injecting the matrix.
В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере одна из волокнистых структур содержит по меньшей мере одну радиальную часть, проходящую от нижнего или верхнего края одной из основных продольных частей основной части и предназначенную для образования полки или крепежного фланца. Как было указано выше, это дает возможность создания полки или крепежного фланца в виде цельной детали, причем дает возможность делать это в ходе одного и того же этапа изготовления полой лопатки. Таким образом, за счет этого повышается механическая прочность узла и, в частности, линии соединения лопатки с полкой или фланцем. Кроме того, это дает возможность уменьшения количества требуемых частей, в частности крепежных элементов, что уменьшает вес и стоимость узла в целом.In some embodiments of the invention, at least one of the fibrous structures comprises at least one radial part extending from the lower or upper edge of one of the main longitudinal parts of the main part and intended to form a shelf or mounting flange. As mentioned above, this makes it possible to create a shelf or a mounting flange in the form of an integral part, and makes it possible to do this during the same stage of manufacturing a hollow blade. Thus, due to this, the mechanical strength of the assembly and, in particular, the line connecting the blades with the shelf or flange is increased. In addition, this makes it possible to reduce the number of required parts, in particular fasteners, which reduces the weight and cost of the node as a whole.
В некоторых вариантах осуществления указанная радиальная часть проходит по всему нижнему или верхнему краю указанной основной продольной части.In some embodiments, said radial portion extends along the entire lower or upper edge of said main longitudinal portion.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из волокнистых структур содержит также по меньшей мере одну дополнительную продольную часть, проходящую от края указанной радиальной части, предназначенную для формирования крепежного фланца.In some embodiments, at least one of the fibrous structures also comprises at least one additional longitudinal portion extending from an edge of said radial portion to form a mounting flange.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из волокнистых структур содержит перекрывающую часть, которая, когда волокнистая структура находится в плоском состоянии, расположена выше по ходу, по меньшей мере, от части соединительной части основной части, и между указанной перекрывающей частью и соединительной частью остается зазор. Этот зазор может быть вырезан в волокнистых структурах после их получения в ходе этапа тканья. Это дает возможность создавать часть полки или крепежного фланца, выступающую за плоскость хорды полой лопатки. Кроме того, это дает возможность создавать перекрывающие зоны, в которых различные листы или волокнистые структуры после формовки перекрывают друг друга, таким образом, обеспечивая лучшее сцепление и повышенную прочность окончательно получаемых полки или крепежного фланца.In some embodiments, at least one of the fibrous structures comprises an overlapping portion that, when the fibrous structure is in a planar state, is located upstream of at least a portion of the connecting portion of the main portion, and remains between said overlapping portion and the connecting portion gap. This gap can be cut out in fibrous structures after they are obtained during the weaving step. This makes it possible to create a part of the shelf or mounting flange protruding beyond the plane of the chord of the hollow blade. In addition, this makes it possible to create overlapping zones in which various sheets or fibrous structures overlap each other after molding, thereby providing better adhesion and increased strength to the final shelf or mounting flange.
В некоторых вариантах осуществления соединительная часть основной части имеет меньшую ширину в своей нижней и/или верхней части, чем в средней части. Меньшая ширина соединительной части в нижней или верхней части служит для уменьшения объема требуемой механической обработки в этих зонах, что имеет большое значение, поскольку речь идет о соединении передней или задней кромки лопатки с полкой. И наоборот, ширина соединительной части в ее средней части между зонами соединения может быть больше, например, для повышения прочности, так как ограничения для этой зоны не такие строгие.In some embodiments, the implementation of the connecting part of the main part has a smaller width in its lower and / or upper part than in the middle part. The smaller width of the connecting part in the lower or upper part serves to reduce the volume of the required machining in these zones, which is of great importance, since we are talking about connecting the front or rear edges of the blades with the shelf. Conversely, the width of the connecting part in its middle part between the connection zones can be larger, for example, to increase strength, since the restrictions for this zone are not so strict.
В некоторых вариантах осуществления нити, используемые для тканья заготовки, представляют собой волокна из оксидной, карбоновой или карбидной керамики, и, предпочтительно, из алюмооксида, муллита, диоксида кремния, диоксида циркония, карбида кремния или их смеси. Однако могут быть использованы и другие типы волокон, например, стекловолокно или кевларовое волокно.In some embodiments, the yarns used to weave the preform are fibers of oxide, carbon, or carbide ceramic, and preferably alumina, mullite, silicon dioxide, zirconia, silicon carbide, or a mixture thereof. However, other types of fibers can be used, for example, fiberglass or Kevlar fiber.
В некоторых вариантах осуществления ткань, используемая для трехмерного тканья заготовки, в частности соединительной части, может быть трехмерного интерлочного типа. Однако тканье внешних поверхностей заготовки может быть, по существу, двухмерным, например, атласного типа.In some embodiments, the fabric used for three-dimensional weaving of the preform, in particular the connecting part, may be a three-dimensional interlock type. However, the weaving of the outer surfaces of the preform may be essentially two-dimensional, for example, a satin type.
Объектом изобретения является также полая лопатка, выполненная в виде цельной детали из композитного материала из волокнистой заготовки в соответствии с любыми вышеописанными вариантами осуществления, причем указанная заготовка сформована в пресс-форме и заключена в матрицу.The object of the invention is also a hollow blade made in the form of an integral part made of a composite material from a fiber preform in accordance with any of the above-described embodiments, wherein said preform is molded in a mold and enclosed in a matrix.
В некоторых вариантах осуществления полая лопатка представляет собой заднюю лопатку турбины.In some embodiments, the hollow blade is a rear turbine blade.
В других вариантах осуществления изобретения указанная полая лопатка представляет собой сопловую лопатку. Она может быть, в частности, выходной направляющей лопаткой.In other embodiments, said hollow blade is a nozzle blade. It can be, in particular, an output guide vane.
В некоторых вариантах осуществления матрица выполнена из оксидной или карбидной керамики. Предпочтительно, матрица выполнена из алюмоксида, муллита, диоксида кремния, диоксида циркония, карбида кремния, или из их смеси. Предпочтительно, матрица является микропористой. Тем не менее, она также может быть керамической, на основе борида или нитрида. Она также может быть органической матрицей, например, эпоксидного типа.In some embodiments, the matrix is made of oxide or carbide ceramic. Preferably, the matrix is made of alumina, mullite, silicon dioxide, zirconia, silicon carbide, or a mixture thereof. Preferably, the matrix is microporous. However, it can also be ceramic, based on boride or nitride. It can also be an organic matrix, for example, an epoxy type.
Объектом изобретения также является газотурбинный двигатель, содержащий полую лопатку согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления.A subject of the invention is also a gas turbine engine comprising a hollow blade according to any of the above embodiments.
Объектом изобретения также является летательный аппарат, содержащий вышеуказанный газотурбинный двигатель.The object of the invention is also an aircraft containing the above gas turbine engine.
И, наконец, объектом изобретения является способ изготовления полой лопатки, включающий в себя по меньшей мере этап тканья и вырезания волокнистой заготовки согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления.And finally, an object of the invention is a method for manufacturing a hollow blade, comprising at least the step of weaving and cutting a fibrous preform according to any of the above embodiments.
Указанный способ дает возможность получения черновой детали, имеющей, по существу, форму, требуемую для окончательной детали, возможно, содержащей полку и крепежные фланцы, за исключением расположенной выше по ходу выпуклости, образованной краем соединительной части заготовки; эта выпуклость впоследствии подвергается механической обработке для получения передней или задней кромки окончательной детали.The specified method makes it possible to obtain a draft part having essentially the shape required for the final part, possibly containing a shelf and mounting flanges, with the exception of the bulge located upstream formed by the edge of the connecting part of the workpiece; this bulge is subsequently machined to produce a leading or trailing edge of the final part.
В некоторых вариантах осуществления этап тканья выполняют с использованием ткацкого станка для трехмерного тканья с пучком нитей основы и по меньшей мере одним челноком, способным вставлять нить уточной пряжи между нитями основы; причем челнок выполняет последовательно перемещения туда-обратно, начиная с зоны соединения, перемещаясь по первой основной продольной зоне, выполняя поворот на 180° в зоне поворота, перемещаясь по второй основной продольной зоне, расположенной напротив первой основной продольной зоны, и возвращаясь в зону соединения, при этом каждое перемещение туда-обратно может выполняться в таком направлении или в противоположном направлении; и нить/нити уточной пряжи взаимодействует/взаимодействуют с нитями основы, образуя трехмерное плетение в зоне соединения, в первой и второй основных продольных зонах и в зоне поворота. С помощью челночного ткацкого станка, дающего возможность осуществления такого способа посредством тканья с поворотом на 180°, можно получать полую заготовку только с одной соединительной частью на одном из ее краев, в то время как тканье на другом ее крае образует требуемую форму.In some embodiments, the weaving step is performed using a three-dimensional weaving loom with a bundle of warp yarns and at least one shuttle capable of inserting a weft yarn between warp yarns; moreover, the shuttle performs successive back-and-forth movements, starting from the connection zone, moving along the first main longitudinal zone, performing a 180 ° turn in the turning zone, moving along the second main longitudinal zone opposite the first main longitudinal zone, and returning to the connection zone, wherein each round-trip can be performed in that direction or in the opposite direction; and the thread / threads of the weft yarn interacts / interacts with the warp threads, forming a three-dimensional weaving in the connection zone, in the first and second main longitudinal zones and in the turning zone. With the help of a shuttle loom, which makes it possible to carry out this method by weaving with a rotation of 180 °, it is possible to obtain a hollow workpiece with only one connecting part at one of its edges, while the textile at its other edge forms the desired shape.
В некоторых вариантах осуществления этот способ дополнительно включает в себя этапы, на которых: вырезают волокнистую заготовку; складывают и формуют волокнистую заготовку в пресс-форме, обладающей формой требуемой черновой детали; размещают вставку в зазоре между двумя основными продольными частями; нагнетают и обеспечивают затвердевание, предпочтительно сушкой, матрицы вокруг волокнистой заготовки для получения черновой детали; извлекают вставку, спекают и механически обрабатывают соединительный участок черновой детали, соответствующий соединительной части волокнистой заготовки для получения передней или задней кромки окончательной детали.In some embodiments, the method further includes the steps of: cutting a fiber preform; folding and forming the fiber preform in a mold having the shape of the desired draft part; place the insert in the gap between the two main longitudinal parts; injection and hardening, preferably by drying, of the matrix around the fibrous preform to obtain a rough part; the insert is removed, sintered and machined the connecting portion of the draft part corresponding to the connecting part of the fiber preform to obtain the leading or trailing edge of the final part.
В некоторых вариантах осуществления полую лопатку получают из заготовки по технологии литьевого формования материала (ЛФМ), известный в данной области техники. При такой технологии нагнетаемая жидкость представляет собой либо предкерамический полимер, возможно, с порошковым наполнителем, либо золь-гель, возможно, также с порошковым наполнителем, или какую-либо другую суспензию, предпочтительно, смесь порошка, органического связующего и растворителя.In some embodiments, the implementation of the hollow blade is obtained from the workpiece according to the technology of injection molding of material (LFM), known in the art. With this technology, the injected liquid is either a pre-ceramic polymer, possibly with a powder filler, or a sol-gel, possibly also with a powder filler, or some other suspension, preferably a mixture of a powder, an organic binder and a solvent.
В других вариантах осуществления полую лопатку изготовляют из заготовки с помощью технологии «полифлекс» (Polyflex). При таком методе волокнистую заготовку устанавливают в положение на приспособлении, имеющем поверхность, форма профиля которого соответствует профилю получаемой готовой детали. Затем заготовку покрывают гибкой непроницаемой мембраной, и производят нагнетание матрицы в пространство между мембраной и заготовкой. К другой стороне мембраны с помощью текучей среды подводят изостатическое давление. Текучая среда заставляет связующее проникать в пространство между волокнами и поддерживает давление во время высыхания матрицы.In other embodiments, the implementation of the hollow blade is made from the workpiece using the technology of "polyflex" (Polyflex). With this method, the fiber preform is placed in position on a fixture having a surface whose profile shape corresponds to the profile of the resulting finished part. Then the preform is coated with a flexible impermeable membrane, and the matrix is injected into the space between the membrane and the preform. Isostatic pressure is applied to the other side of the membrane using a fluid. The fluid causes the binder to penetrate into the space between the fibers and maintains pressure during the drying of the matrix.
В других вариантах осуществления, когда заготовка содержит вторую волокнистую структуру, которая не прикреплена к основной волокнистой структуре перед нагнетанием и отверждением, вторую волокнистую структуру помещают в одну и ту же пресс-форму с основной волокнистой структурой, полую лопатку получают из заготовки методом совместного нагнетания.In other embodiments, when the preform contains a second fibrous structure that is not attached to the main fibrous structure before injection and curing, the second fibrous structure is placed in the same mold with the main fibrous structure, a hollow blade is obtained from the preform by co-injection.
В некоторых вариантах осуществления этап механической обработки соединительного участка черновой детали, соответствующего соединительной части волокнистой заготовки, включает в себя заострение указанного соединительного участка для получения задней кромки.In some embodiments, the step of machining the connecting portion of the draft part corresponding to the connecting portion of the fiber preform includes sharpening said connecting portion to provide a trailing edge.
В некоторых вариантах осуществления этот способ не включает в себя выполнение этапа механической обработки части поворота черновой детали, соответствующей части поворота заготовки.In some embodiments, this method does not include the step of machining a rotation part of a draft part corresponding to a rotation part of a workpiece.
Вышеупомянутые особенности и преимущества, а также другие характеристики раскрыты в последующем подробном описании вариантов выполнения заготовки и осуществления способа согласно изобретению. Подробное описание изобретения приведено со ссылками на чертежи.The above features and advantages, as well as other characteristics, are disclosed in the following detailed description of embodiments of the preform and the implementation of the method according to the invention. A detailed description of the invention is given with reference to the drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Чертежи являются схематичными и служат, прежде всего, для пояснения принципов изобретения.The drawings are schematic and primarily serve to explain the principles of the invention.
На фиг. 1 показан газотурбинный двигатель согласно изобретению, вид в разрезе;In FIG. 1 shows a gas turbine engine according to the invention, a sectional view;
на фиг. 2 - задний спрямляющий аппарат турбины, вид в перспективе;in FIG. 2 - rear straightening apparatus of the turbine, perspective view;
на фиг. 3 - полая лопатка, вид в разрезе;in FIG. 3 - hollow shoulder blade, sectional view;
на фиг. 4 - основная часть заготовки согласно первому варианту выполнения, вид в перспективе;in FIG. 4 - the main part of the workpiece according to the first embodiment, a perspective view;
на фиг. 5 - схема, показывающая направление плетения волокон для этой основной части заготовки;in FIG. 5 is a diagram showing a fiber weaving direction for this main part of a preform;
на фиг. 6 - пример направления плетения волокон для этой основной части заготовки;in FIG. 6 is an example of a fiber weaving direction for this main part of a preform;
на фиг. 7 - часть заготовки в плоском состоянии согласно первому варианту выполнения;in FIG. 7 is a part of a workpiece in a flat state according to a first embodiment;
на фиг. 8 - эта же заготовка после формовки;in FIG. 8 - the same workpiece after molding;
на фиг. 9 - задняя кромка заготовки после формовки, увеличенный вид;in FIG. 9 - the rear edge of the workpiece after molding, an enlarged view;
на фиг. 10 - черновая деталь, полученная из заготовки, вид в перспективе;in FIG. 10 is a draft detail obtained from the workpiece, a perspective view;
на фиг. 11 - окончательная полая лопатка турбины, полученная после механической обработки черновой детали, вид в перспективе;in FIG. 11 - final hollow turbine blade obtained after machining a rough part, perspective view;
на фиг. 12 - часть заготовки в плоском состоянии согласно второму варианту выполнения.in FIG. 12 is a part of a workpiece in a flat state according to a second embodiment.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Для того, чтобы конкретизировать изобретение, далее приведено описание примера выполнения заготовки и способа изготовления со ссылками на чертежи. Следует иметь в виду, что изобретение не ограничено этими примерами.In order to concretize the invention, the following is a description of an example of a workpiece and a manufacturing method with reference to the drawings. It should be borne in mind that the invention is not limited to these examples.
На фиг. 1 показан двухконтурный турбореактивный двигатель 1 согласно изобретению, вид в разрезе по вертикальной плоскости, содержащей его продольную ось А. От направления воздушного потока выше по потоку к направлению ниже по потоку этот двигатель содержит: вентилятор 2, компрессор низкого давления 3, компрессор высокого давления 4, камеру сгорания 5, турбину высокого давления 6 и турбину низкого давления 7. Этот двигатель содержит также задний спрямляющий аппарат 10 турбины, установленный в первичном воздушном контуре на выходе турбины низкого давления 7.In FIG. 1 shows a
На фиг. 2 показан такой задний спрямляющий аппарат 10 турбины, вид в перспективе. Этот аппарат содержит внутреннюю втулку 11 и внешний обод 12, соединенные друг с другом в радиальном направлении лопатками 20 спрямляющего аппарата, называемыми обычно задними лопатками турбины.In FIG. 2 shows such a
На фиг. 11 представлен на виде в перспективе пример лопатки 20 согласно изобретению, в частности, задняя лопатка турбины. Такая лопатка включает в себя аэродинамический профиль 21, нижнюю полку 22, верхнюю полку 23, а также нижний и верхний крепежные фланцы 24 и 25. Часть аэродинамического профиля 21 выполняет в основном аэродинамическую функцию лопатки 20; полки 22 и 23 выполняют функцию внутренней и внешней стенок для воздушного канала, и их поверхность является ровной и аэродинамической; крепежные фланцы 24 и 25 служат, соответственно, для присоединения лопатки 20 к внутренней втулке 11 и к внешнему ободу 12.In FIG. 11 is a perspective view showing an example of a
Аэродинамический профиль 21 такой задней лопатки 20 турбины показан в разрезе на фиг. 3. Он содержит стенку 26 стороны нагнетания (корыто) и стенку 27 стороны всасывания (спинку), которые соединены друг с другом с одной стороны передней кромкой 28, и задней кромкой 29 с другой стороны; эти стенки 26 и 27 стороны нагнетания и стороны всасывания образуют внутреннюю полость 30, формирующую полую лопатку. В этом примере указанная полость 30 лопатки должна оставаться пустой с целью снижения веса спрямляющего аппарата. Однако в других примерах, в частности, для других типов этой детали, такая внутренняя полость может быть использована для прохода или протекания воздуха. Кроме того, передняя кромка 28 и задняя кромка 29 определяют плоскость Р хорды.The
На фиг. 4 приведена схема, показывающая основную часть 41 сотканной волокнистой заготовки 40, которую используют для получения такой лопатки 20. На этих чертежах направление уточной пряжи представлено стрелкой Т, т.е. нити уточной пряжи проходят справа налево, а направление прохождения нитей основы показано стрелкой С. Однако возможны схемы, при которых плетение будет осуществляться с другого края и в противоположном направлении.In FIG. 4 is a diagram showing the
В этом варианте осуществления заготовка 40 изготовляется посредством трехмерного плетения алюмооксидных волокон посредством трехмерного интерлочного тканья.In this embodiment, the
Эта основная часть 41 заготовки 40 содержит, в основном, волокнистую структуру в виде петли, содержащей (один за другим вокруг петли) соединительную часть 44, первую основную продольную часть 46, часть 45 поворота на 180° и вторую основную продольную часть 47. Таким образом, ясно, что основные продольные части 46 и 47 образуют стенку 26 стороны нагнетания и стенку 27 стороны всасывания аэродинамического профиля 21, часть 45 поворота на 180° образует переднюю кромку 28, а соединительная часть 44 образует заднюю кромку 29.This
Фиг. 5 и 6 поясняют, каким образом осуществляется тканье этой основной части 41 заготовки 40. Тканье такой заготовки может быть выполнено посредством ткацкого станка для трехмерного тканья, имеющего по меньшей мере один челнок, протягивающий нить уточной пряжи и способный свободно перемещаться между нитями основы. В такой петле челнок перемещается таким образом, чтобы образовать траекторию U типа «туда-обратно» между указанной зоной 44а соединения, в которой формируется соединительная часть 44, и указанной зоной 45 а поворота, в которой создается часть 45 поворота.FIG. 5 and 6 explain how the weaving of this
Таким образом, при каждом перемещении туда-обратно челнок начинает движение от зоны 44а соединения, проходит через первую основную продольную зону 46а, в которой образуется первая основная продольная часть 46, затем через зону 45а поворота, где выполняет поворот на 180°, и возвращается в зону 44а соединения, проходя через вторую основную продольную зону 47а, в которой формируется вторая основная продольная часть 47.Thus, with each round-trip, the shuttle begins to move from the
Каждое перемещение U туда-обратно может быть выполнено в одном и том же направлении или в противоположных направлениях, т.е. направление перемещения может меняться с направления по часовой стрелке на направление против часовой стрелки.Each round-trip U can be performed in the same direction or in opposite directions, i.e. the direction of movement may change from a clockwise direction to a counterclockwise direction.
В результате последовательности таких перемещений U туда-обратно образуется основная часть 41 заготовки 40 с заданной толщиной слоев, в которой, естественно, толщина слоев в соединительной части 44 больше, в связи с тем, что челнок чаще проходит через зону 44а соединения. Для этого можно считать, что соединительная часть 44 выполнена из первой соединительной полосы 44р и второй соединительной полосы 44q, которые лежат друг на друге и соединены друг с другом посредством тканья. Однако это только виртуальная концепция, поскольку не существует физической границы, которая разделяла бы указанные две полосы, и соединительная часть 44 представляет собой единую ленту, равномерно взаимосвязанную трехмерным плетением.As a result of the sequence of such U back-and-forth movements, the
На фиг. 6 показан пример траектории V, по которой может перемещаться челнок для формирования такой основной части 41 заготовки 40. В этом примере челнок совершает движение туда-обратно, каждый раз меняя направление своего движения. Следует отметить также, что челнок заставляет пересекаться слои в соединении соединительной частью 44 с основными продольными частями 46 и 47. Таким образом, в этом примере основная часть 41 заготовки 40 имеет толщину, равную трем нитям уточной пряжи, и толщину, равную шести слоям на своей соединительной части 44.In FIG. 6 shows an example of a trajectory V along which the shuttle can move to form such a
Разумеется, понятно, что фиг. 5 и 6 показывают траекторию, по которой проходит челнок в одной данной плоскости заготовки, однако, переплетение волокон заготовки в другой плоскости является аналогичным, в результате чего образуется трехмерное тканье, в частности, трехмерное тканье интерлочного типа, со сменой локального положения нитей между каждой плоскостью плетения. Таким образом, каждая плоскость плетения может иметь свой собственный челнок, и плетение в различных плоскостях заготовки может производиться одновременно; в противном случае, в другой конфигурации, один и тот же челнок выполняет плетение последовательно в одной плоскости за другой.Of course, it is understood that FIG. 5 and 6 show the trajectory along which the shuttle passes in one given plane of the workpiece, however, the interlacing of the fibers of the workpiece in another plane is similar, resulting in a three-dimensional textile, in particular a three-dimensional textile of interlock type, with a change in the local position of the threads between each plane weaving. Thus, each weaving plane can have its own shuttle, and weaving in different planes of the workpiece can be done simultaneously; otherwise, in a different configuration, the same shuttle weaves sequentially in one plane after another.
Итак, после операции плетения получают основную часть 41 заготовки в виде единого куска с трехмерным плетением в каждой из его частей, включая соединительную часть, а также часть 45 поворота, форма которого непосредственно после этапа плетения, по существу, соответствует требуемой форме передней кромки.So, after the weaving operation, the
На фиг. 7 показана вырезанная из куска плоская заготовка 40. На фиг. 8 показана эта заготовка 40 после формовки. На этих фигурах с целью обеспечения ясности отображены только передние листы заготовки 40 в вырезанном виде, однако, следует иметь в виду, что заготовка 40 имеет и другие листы, лежащие за показанными листами и имеющими, по существу, аналогичную форму.In FIG. 7 shows a flat blank 40 cut from a piece. FIG. 8 shows this
Заготовка 40 содержит основную часть 41, первая основная продольная часть 46 которой расположена между соединительной частью 44 и частью 45 поворота, и проходит, соответственно, вдоль верхнего и нижнего по ходу концов первой основной продольной части 46.The blank 40 comprises a
Заготовка 40 содержит также верхний передний лист 48s и нижний передний лист 48i, которые ткут независимо и прикрепляют, соответственно, к верхнему и нижнему краю основной части 41, главным образом, первой основной продольной части 46. В этом примере эти дополнительные волокнистые структуры 48s и 48i прикреплены к основной части 41 сшиванием. Также существует возможность помещения этих листов в форму и прикрепления их к основной части посредством совместного впрыска с последующим спеканием.The blank 40 also includes an
Нижний передний лист 48i содержит часть 52, называемую нижней радиальной частью, которая проходит от нижнего края основной продольной части 46 к нижнему краю заготовки 40. Эта нижняя радиальная часть 52 также содержит верхнюю по ходу перекрывающую часть 52m, которая проходит вокруг и проходит в часть, расположенную выше по ходу от соединительной части 44. Нижняя радиальная часть 52 также имеет нижнюю по ходу перекрывающую часть 52v, проходящую вокруг и, частично, проходящую ниже по ходу от части 45 поворота.The lower front sheet 48i comprises a
При формовке заготовки 40 эта радиальная часть 52 складывается в радиальное положение, таким образом, чтобы образовать часть стороны нагнетания нижней полки 22.When forming the
Эта радиальная часть 52 также продолжается выше по ходу расположенной выше по ходу дополнительной продольной частью 54m и ниже по ходу расположенной ниже по ходу дополнительной продольной частью 54v. Эти части могут складываться в продольном направлении, таким образом, чтобы образовывать нижние крепежные фланцы 24.This
Аналогичным образом, верхний передний лист 48s содержит часть 53, называемую верхней радиальной частью, которая проходит от верхнего края основной продольной части 46 до верхнего края заготовки 40. Эта верхняя радиальная часть 53 имеет расположенные вверху и внизу по ходу перекрывающие части 53m и 53v. Эта верхняя радиальная часть 53 может складываться в радиальное положение, таким образом, чтобы образовать часть стороны нагнетания верхней полки 23.Similarly, the
Эта верхняя радиальная часть 53 также продолжается ниже по ходу последовательностью промежуточных частей 59, ведущей к расположенной ниже по ходу дополнительной продольной части 55v, и выше по ходу расположенной выше по ходу дополнительной продольной частью 55m. Эти части могут складываться в продольном направлении, таким образом, чтобы образовывать верхние крепежные фланцы 25.This upper
Заготовку 40 можно смачивать, чтобы сделать ее более мягкой и упростить сдвиг волокон из места их расположения. Затем заготовку помещают в форму, внутреннее пространство которой соответствует требуемой форме заготовки 40.The
Процесс формовки задней кромки заготовки 40 более подробно раскрыт на фиг. 9. На данном чертеже наложенными друг на друга показаны форма заготовки 40 (пунктиром) и форма окончательной детали 20 (сплошными линиями). При формовке основные продольные части 46 и 47 разделены зазором 50. Затем в зазор 50 вводят вставку, чтобы матрица не заполняла его при инжектировании и схватывании, позволяя, таким образом, создавать полость 30 в аэродинамическом профиле.The process of forming the trailing edge of the blank 40 is described in more detail in FIG. 9. In this drawing, superimposed on each other shows the shape of the workpiece 40 (dotted line) and the shape of the final part 20 (solid lines). During molding, the main
На задней кромке 29 основные продольные части 46 и 47 равномерно сходятся, образуя соединительную часть 44. Формовку производят таким образом, что задняя кромка 29 окончательной детали 20 находится на срединной плоскости 44' соединительной части 44.At the trailing
После придания формы посредством формовки заготовку 40 высушивают, таким образом, чтобы сделать ее жесткой, продолжая удерживать ее в формовочном приспособлении. Затем заготовку 40 помещают в пресс-форму, размеры которой соответствуют требуемой черновой детали 60 лопатки, и производят нагнетание матрицы (в частности, пористого оксида алюминия) в указанную пресс-форму. Такое нагнетание может быть выполнено, например, по технологии литьевого формования материала (ЛФМ). По окончании этого этапа, после сушки и удаления вставки получают черновую деталь 60 лопатки, выполненную из композитного материала, содержащую тканую заготовку 40 из алюмооксидных волокон, заделанных в алюмооксидную матрицу.After shaping by molding, the
Как показано на фиг. 10, черновая деталь 60 уже имеет требуемые переднюю кромку 28, полки 22 и 23, и крепежные фланцы 24 и 25. Наоборот, аэродинамический профиль 61 черновой детали 60 содержит выпуклость 64 вследствие наличия дальнего края соединительного участка, полученного из соединительной части 44. Эту выпуклость, как видно также на фиг. 9, необходимо удалить посредством механической обработки, чтобы получить окончательную лопатку 21. Эта механическая обработка включает в себя срезание выпуклости 64 и заострение задней кромки с обеих сторон от срединной плоскости 44' соединительной части 44.As shown in FIG. 10, the
Для облегчения механической обработки соединений аэродинамического профиля 21 с полками 22 и 23 и предотвращения ослабления конструкции лопатки при этом, соединительная часть 44 имеет небольшую ширину, равную приблизительно 5 мм на верхнем и нижнем краях; в центре аэродинамического профиля 21 ее ширина больше и составляет около 10 мм.To facilitate the machining of the joints of the
Кроме того, при завершающей обработке лопатки 20 могут быть выполнены и другие доводочные этапы, в том числе этапы механической обработки.In addition, during finishing processing of the
На фиг. 12 показан еще один возможный вариант выполнения заготовки 140, в котором плетение на больших частях верхнего и нижнего передних листов 48s и 48i вышеописанного примера заготовки выполняют одновременно с плетением основной части 141 заготовки во время общего этапа плетения.In FIG. 12 shows yet another possible embodiment of the
Необходимость заставить челнок выполнять поворот на 180° в зоне поворота с целью получения требуемой формы передней кромки во время этапа плетения означает, что во время одного и того же этапа плетения невозможно сплести части заготовки, расположенные непосредственно ниже по ходу от зоны поворота. Однако перед и за этой зоной поворота челнок может совершать поворот на 180° далее ниже по ходу с целью сплетения большей части верхнего и нижнего листов во время одного и того же этапа.The need to force the shuttle to rotate 180 ° in the rotation zone in order to obtain the desired shape of the leading edge during the weaving stage means that during the same weaving stage it is impossible to weave the parts of the workpiece located directly downstream from the turning zone. However, before and after this turning zone, the shuttle can rotate 180 ° further downstream in order to weave most of the upper and lower sheets during the same stage.
Таким образом, в этом втором примере основной этап тканья заканчивается созданием основной волокнистой структуры как единого элемента, содержащего основную часть 141 со своей первой и второй основными продольными частями 146 между соединительной частью 144 и частью 145 поворота, нижней радиальной частью 152, верхней радиальной частью 153 и расположенными выше по ходу дополнительными продольными частями 154m и 155m, аналогичными частям такого же типа в первом варианте.Thus, in this second example, the main textile step ends with the creation of the main fibrous structure as a single element containing the
Основная волокнистая структура заготовки 140 имеет также расположенные ниже по ходу нижнюю и верхнюю части 157i и 157s, проходящие ниже по ходу от части 145 поворота, соответственно, ниже по ходу и выше него. Следует напомнить, что на фиг. 12 показаны только передние листы, однако задние листы могут содержать такие же части, и при этом челнок может, например, плести передние части при перемещении в одном направлении, и задние части при перемещении в обратном направлении.The main fibrous structure of the
Плетение нижнего и верхнего расположенных ниже по ходу листов 158i и 158s также осуществляют по отдельности, и листы закрепляют пришиванием к верхним краям нижних расположенных ниже по ходу частей 157i и нижним краям верхних расположенных ниже по ходу частей 157s, соответственно. Вследствие этих добавленных волокнистых структур, заготовка 140 содержит расположенные ниже по ходу дополнительные продольные части 154v и 155v, аналогичные частям в первом варианте.Weaving of the lower and upper
Кроме того, следует отметить, что основная волокнистая структура заготовки 140 также содержит расположенные выше по ходу перекрывающие части 152m и 153m, проходящие вокруг соединительной части 144, соответственно, сверху и снизу, которые располагаются частично выше по ходу от указанной соединительной части, с зазором 149, вырезанным в волокнистой структуре и отделяющим эти перекрывающие части 152m и 153m от соединительной части 144. Вырез, образующий зазор 149, может быть выполнен, в частности, струей воды под давлением или лазерным лучом.In addition, it should be noted that the main fibrous structure of the
Варианты осуществления или воплощения, раскрытые согласно изобретению, приведены лишь в качестве неограничивающих примеров, и специалист в данной области техники легко сможет модифицировать эти варианты или создать новые в свете этого раскрытия, не изменяя при этом сущность изобретения.The embodiments or embodiments disclosed according to the invention are given only as non-limiting examples, and one skilled in the art will be able to easily modify these options or create new ones in light of this disclosure without changing the essence of the invention.
Кроме того, различные особенности этих вариантов осуществления или воплощения могут быть использованы по отдельности или в сочетании друг с другом. При использовании в сочетании друг с другом эти особенности могут быть объединены, как описано выше, или иным образом, и изобретение не ограничено какими-либо конкретными раскрытыми комбинациями. В частности, если не указано иное, особенность, раскрытая со ссылкой на определенный конкретный вариант осуществления или воплощения изобретения, аналогичным образом может использоваться и в каком-либо другом варианте осуществления или воплощения.In addition, various features of these embodiments or embodiments may be used individually or in combination with each other. When used in combination with each other, these features can be combined, as described above, or otherwise, and the invention is not limited to any particular combinations disclosed. In particular, unless otherwise indicated, a feature disclosed with reference to a specific embodiment or embodiment of the invention may likewise be used in any other embodiment or embodiment.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1360339A FR3012064B1 (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | FIBROUS PREFORMS FOR TURBOMACHINE HOLLOW DREAM |
FR1360339 | 2013-10-23 | ||
PCT/US2014/059051 WO2015061024A1 (en) | 2013-10-23 | 2014-10-03 | A fiber preform for a hollow turbine engine vane |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016119625A RU2016119625A (en) | 2017-11-28 |
RU2016119625A3 RU2016119625A3 (en) | 2018-05-04 |
RU2661582C2 true RU2661582C2 (en) | 2018-07-17 |
Family
ID=50289769
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119625A RU2661582C2 (en) | 2013-10-23 | 2014-10-03 | Fiber preform for a hollow turbine engine vane |
RU2016119631A RU2016119631A (en) | 2013-10-23 | 2014-10-22 | FIBER Billet for a hollow blade of a gas turbine engine |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119631A RU2016119631A (en) | 2013-10-23 | 2014-10-22 | FIBER Billet for a hollow blade of a gas turbine engine |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10240466B2 (en) |
EP (2) | EP3060383B1 (en) |
JP (2) | JP6374499B2 (en) |
CN (2) | CN105934333B (en) |
BR (1) | BR112016009018B1 (en) |
CA (2) | CA2926643C (en) |
FR (1) | FR3012064B1 (en) |
RU (2) | RU2661582C2 (en) |
WO (2) | WO2015061024A1 (en) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9394852B2 (en) * | 2012-01-31 | 2016-07-19 | United Technologies Corporation | Variable area fan nozzle with wall thickness distribution |
JP6035826B2 (en) * | 2012-04-10 | 2016-11-30 | 株式会社Ihi | Ceramic matrix composite member used as turbine blade and method for producing the same |
JP6372210B2 (en) | 2014-07-14 | 2018-08-15 | 株式会社Ihi | Turbine vane made of ceramic matrix composite |
JP6616402B2 (en) * | 2014-08-26 | 2019-12-04 | サフラン エアークラフト エンジンズ | Composite guide vanes with staggered mounting flanges for gas turbine engines |
DE102016201838A1 (en) * | 2016-02-08 | 2017-08-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a component and device |
FR3055698B1 (en) * | 2016-09-08 | 2018-08-17 | Safran Aircraft Engines | METHOD FOR CONTROLLING THE CONFORMITY OF THE PROFILE OF A CURVED SURFACE OF AN ELEMENT OF A TURBOMACHINE |
FR3056631B1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-10-19 | Safran | IMPROVED COOLING CIRCUIT FOR AUBES |
CN106966747B (en) * | 2016-11-18 | 2017-12-26 | 北京航空航天大学 | One kind prepares aero-engine composite turbine blisks and preparation method and application |
US10738649B2 (en) * | 2017-08-03 | 2020-08-11 | Rolls-Royce Corporation | Reinforced oxide-oxide ceramic matrix composite (CMC) component and method of making a reinforced oxide-oxide CMC component |
FR3070402B1 (en) * | 2017-08-30 | 2020-08-28 | Safran Aircraft Engines | WOVEN FIBROUS TEXTURE FOR THE FORMATION OF A CRANKCASE PREFORM |
EP4035858B1 (en) * | 2017-10-12 | 2024-02-21 | Albany Engineered Composites, Inc. | Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners |
US11002139B2 (en) | 2017-12-12 | 2021-05-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Cooled polymer component |
US10766544B2 (en) * | 2017-12-29 | 2020-09-08 | ESS 2 Tech, LLC | Airfoils and machines incorporating airfoils |
FR3084694B1 (en) * | 2018-07-31 | 2021-04-16 | Safran Aircraft Engines | ATTACHING A DISTRIBUTOR TO A TURBOMACHINE HOUSING |
FR3085297B1 (en) * | 2018-08-29 | 2020-11-06 | Safran | METHOD OF MANUFACTURING A COMPOSITE PART OF A TURBOMACHINE |
CN109356670B (en) * | 2018-11-16 | 2021-01-05 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | Hollow blade cooling conduit assembly interference phenomenon detection tool and manufacturing method |
FR3090449B1 (en) * | 2018-12-21 | 2022-01-14 | Safran | preformed with fiber reinforcement woven in one piece for inter-blade platform |
FR3100471B1 (en) * | 2019-09-10 | 2022-12-09 | Safran Aircraft Engines | Preform for composite blade |
FR3100741B1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-09-10 | Safran | HOLLOW PART MANUFACTURING DEVICE |
FR3102391B1 (en) * | 2019-10-29 | 2021-10-15 | Safran | Woven fiber preform to make a part of composite material, in particular a turbine engine blade |
US11549380B2 (en) | 2019-11-21 | 2023-01-10 | Raytheon Technologies Corporation | Contour weaving to form airfoil |
FR3107549B1 (en) * | 2020-02-24 | 2022-09-16 | Safran Ceram | Sealing of a turbine |
CN111561419A (en) * | 2020-06-11 | 2020-08-21 | 国电联合动力技术(保定)有限公司 | Design method for filling core material at rear edge of wind power blade |
FR3116466B1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-11-25 | Safran Ceram | Fiber preform of a turbomachinery blade airfoil |
CN113818121B (en) * | 2021-10-19 | 2022-09-06 | 江南大学 | Aviation turbine guide vane prefabricated body and preparation method thereof |
US11560800B1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-01-24 | Raytheon Technologies Corporation | Airfoil with fiber plies having interdigitated fingers in trailing end |
CN114105663B (en) * | 2021-11-19 | 2022-08-23 | 西北工业大学 | Blade body shaping method of ceramic matrix composite turbine guide blade with cooling cavity |
US11939888B2 (en) * | 2022-06-17 | 2024-03-26 | Rtx Corporation | Airfoil anti-rotation ring and assembly |
GB2620927A (en) * | 2022-07-25 | 2024-01-31 | Rolls Royce Plc | Woven structure and method of manufacture |
US20240200461A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-20 | Raytheon Technologies Corporation | Contour weaves for interwoven vanes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1694405A1 (en) * | 1990-02-14 | 1991-11-30 | Уральский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей | Mould for making intricately shaped laminated articles |
SU1827982A1 (en) * | 1991-02-14 | 1995-05-20 | Ступинское конструкторское бюро машиностроения | Method for manufacturing all-plastic composite blades |
EP2181974A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-05 | AVIO S.p.A. | Method for the production of components made of ceramic-matrix composite material |
UA95597C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-08-25 | Снекма | Method of manufacturing a composite turbomachine blade, and a blade obtained by the method |
WO2013079860A1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Herakles | Method for producing a turbomachine vane made from composite material and including integrated platforms |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6627019B2 (en) * | 2000-12-18 | 2003-09-30 | David C. Jarmon | Process for making ceramic matrix composite parts with cooling channels |
JP3978766B2 (en) * | 2001-11-12 | 2007-09-19 | 株式会社Ihi | Ceramic matrix composite member with band and method for manufacturing the same |
US7600978B2 (en) * | 2006-07-27 | 2009-10-13 | Siemens Energy, Inc. | Hollow CMC airfoil with internal stitch |
US7736130B2 (en) * | 2007-07-23 | 2010-06-15 | General Electric Company | Airfoil and method for protecting airfoil leading edge |
FR2929149B1 (en) * | 2008-03-25 | 2010-04-16 | Snecma | METHOD FOR MANUFACTURING A HOLLOW DAWN |
FR2939130B1 (en) * | 2008-11-28 | 2011-09-16 | Snecma Propulsion Solide | PROCESS FOR MANUFACTURING COMPOUND FORM SHAPE PIECE OF COMPOSITE MATERIAL |
FR2940173B1 (en) * | 2008-12-23 | 2013-02-08 | Snecma | METHOD FOR MANUFACTURING A SHAPE PIECE THROUGH 3D FABRIC AND SHAPE PIECE THUS OBTAINED |
JP5163559B2 (en) * | 2009-03-13 | 2013-03-13 | 株式会社Ihi | Turbine blade manufacturing method and turbine blade |
FR2946999B1 (en) * | 2009-06-18 | 2019-08-09 | Safran Aircraft Engines | CMC TURBINE DISPENSER ELEMENT, PROCESS FOR MANUFACTURING SAME, AND DISPENSER AND GAS TURBINE INCORPORATING SAME. |
FR2950286B1 (en) * | 2009-09-24 | 2013-08-09 | Snecma | PROCESS FOR MANUFACTURING A TURBOMACHINE BLADE OF COMPOSITE MATERIAL |
FR2962175B1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-08-10 | Snecma | AUBE A LONGERON INTEGRATED COMPOSITE |
FR2985928B1 (en) * | 2012-01-25 | 2014-03-07 | Snecma | TOOLS FOR MAKING A PROPELLER BLADE, COMPRISING A RETRACTOR DEVICE |
-
2013
- 2013-10-23 FR FR1360339A patent/FR3012064B1/en active Active
-
2014
- 2014-10-03 CA CA2926643A patent/CA2926643C/en active Active
- 2014-10-03 BR BR112016009018-7A patent/BR112016009018B1/en active IP Right Grant
- 2014-10-03 RU RU2016119625A patent/RU2661582C2/en active
- 2014-10-03 EP EP14789932.2A patent/EP3060383B1/en active Active
- 2014-10-03 CN CN201480058203.4A patent/CN105934333B/en active Active
- 2014-10-03 US US15/031,563 patent/US10240466B2/en active Active
- 2014-10-03 WO PCT/US2014/059051 patent/WO2015061024A1/en active Application Filing
- 2014-10-03 JP JP2016526031A patent/JP6374499B2/en active Active
- 2014-10-22 RU RU2016119631A patent/RU2016119631A/en not_active Application Discontinuation
- 2014-10-22 CA CA2928354A patent/CA2928354A1/en not_active Abandoned
- 2014-10-22 CN CN201480058520.6A patent/CN105682903B/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-10-22 WO PCT/FR2014/052687 patent/WO2015059409A1/en active Application Filing
- 2014-10-22 EP EP14805978.5A patent/EP3060384B1/en not_active Not-in-force
- 2014-10-22 JP JP2016525934A patent/JP2017501324A/en active Pending
- 2014-10-22 US US15/030,806 patent/US20160348518A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1694405A1 (en) * | 1990-02-14 | 1991-11-30 | Уральский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей | Mould for making intricately shaped laminated articles |
SU1827982A1 (en) * | 1991-02-14 | 1995-05-20 | Ступинское конструкторское бюро машиностроения | Method for manufacturing all-plastic composite blades |
UA95597C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-08-25 | Снекма | Method of manufacturing a composite turbomachine blade, and a blade obtained by the method |
EP2181974A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-05 | AVIO S.p.A. | Method for the production of components made of ceramic-matrix composite material |
WO2013079860A1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Herakles | Method for producing a turbomachine vane made from composite material and including integrated platforms |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105934333B (en) | 2018-12-14 |
CN105682903A (en) | 2016-06-15 |
US20160348518A1 (en) | 2016-12-01 |
CN105682903B (en) | 2017-10-03 |
FR3012064B1 (en) | 2016-07-29 |
CN105934333A (en) | 2016-09-07 |
CA2928354A1 (en) | 2015-04-30 |
US20160273372A1 (en) | 2016-09-22 |
BR112016009018A2 (en) | 2017-08-01 |
EP3060384B1 (en) | 2017-10-04 |
RU2016119625A3 (en) | 2018-05-04 |
RU2016119631A (en) | 2017-11-28 |
EP3060383B1 (en) | 2020-11-25 |
FR3012064A1 (en) | 2015-04-24 |
CA2926643C (en) | 2021-11-09 |
WO2015059409A1 (en) | 2015-04-30 |
EP3060384A1 (en) | 2016-08-31 |
US10240466B2 (en) | 2019-03-26 |
JP2016540147A (en) | 2016-12-22 |
JP2017501324A (en) | 2017-01-12 |
EP3060383A1 (en) | 2016-08-31 |
WO2015061024A1 (en) | 2015-04-30 |
BR112016009018B1 (en) | 2022-02-01 |
CA2926643A1 (en) | 2015-04-30 |
RU2016119631A3 (en) | 2018-04-28 |
JP6374499B2 (en) | 2018-08-15 |
RU2016119625A (en) | 2017-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2661582C2 (en) | Fiber preform for a hollow turbine engine vane | |
JP5474958B2 (en) | Stator blade for 3D composite blower | |
CN106687662B (en) | Manufacture method, generated blade and the turbogenerator including the blade of the turbine engine blade made of composite material | |
JP5472314B2 (en) | Wing production method | |
JP6049706B2 (en) | Turbine engine fan casing and assembly formed by such casing and acoustic panel | |
JP6818692B2 (en) | Blade with platform including insert | |
JP6165774B2 (en) | Composite material reinforced part with π-type cross section, specifically, platform for turbine engine fan, and manufacturing method thereof | |
BR112013031756B1 (en) | TURBINE ENGINE PART THAT FORMS A COMPRESSOR STATOR OR TURBINE NOZZLE, AND, METHOD OF MANUFACTURING A TURBINE ENGINE PART | |
CN108430746A (en) | Lightweight shell and its manufacturing method made of composite material | |
CN114616081B (en) | Woven fiber preform for producing composite components, in particular turbine engine blades | |
US11346363B2 (en) | Composite airfoil for gas turbine | |
EP3798422A1 (en) | Double box composite seal assembly with insert for gas turbine engine | |
RU2724420C2 (en) | Guide blade from composite material, gas turbine engine and method of making guide vane | |
CN112739530A (en) | Composite shell with integrated reinforcement | |
US11828195B2 (en) | Fibrous preform for the aerodynamic profile of a turbomachine blade | |
US11920495B1 (en) | Airfoil with thick wishbone fiber structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |